忙等待英文解释翻译、忙等待的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【计】 busy waiting

分词翻译：

忙的英语翻译：

busy; hasten; hurry
【计】 busy

等待的英语翻译：

await; wait; wait for
【计】 awaiting; camp-on; latency time; W; wait

专业解析

在计算机科学领域，“忙等待”（Busy Waiting）指的是一种线程或进程持续主动检查某个条件是否满足，而不释放处理器资源的同步等待策略。其核心特征是在条件未满足时，线程会持续占用CPU时间进行循环检查，而非进入阻塞状态让出CPU给其他任务。

详细解释：

核心机制与中英对照：
- 忙 (Busy): 表示线程处于“忙碌”状态，持续消耗CPU周期（CPU cycles）。它没有休眠或挂起，而是在执行一个紧凑的循环。
- 等待 (Waiting): 线程的目标是等待某个特定条件变为真（True）。这个条件通常是某个共享变量（如锁标志、信号量、资源可用性标志）的状态变化。
- 整体 (Busy Waiting): 因此，“忙等待”描述了线程在等待条件期间，持续占用CPU资源反复检查该条件是否满足的行为。其英文术语“Busy Waiting”直接反映了“忙碌地等待”这一核心特征。
技术特征：
- 循环检查：实现上通常采用一个紧凑的循环结构（如 while (!condition) ; 或 while (lock != FREE) ;），线程会在这个循环中不断执行条件判断。
- 不放弃CPU：与阻塞等待（Blocking Wait）不同，执行忙等待的线程不会被操作系统移出运行队列（Run Queue）。它会一直占据CPU时间片，直到条件满足或时间片用完被强制切换（但切换后若仍在运行队列，回来后会继续循环检查）。
- 低延迟响应：主要优点是，一旦等待的条件满足，线程可以立即检测到并继续执行，响应延迟极低，因为它始终在运行。
- 高CPU消耗：主要缺点是浪费处理器资源。在条件长时间不满足时，线程会持续空转，消耗大量CPU时间却未进行有效工作，可能导致系统整体性能下降、功耗增加，特别是在单核系统或高负载环境下。
典型应用场景：
- 自旋锁 (Spinlock)：这是忙等待最经典的应用。当一个线程尝试获取一个已被占用的自旋锁时，它会在一个循环中不断检查锁是否被释放（while (test_and_set(&lock) == BUSY) ;）。自旋锁适用于预期锁持有时间非常短（短于线程上下文切换开销）的场景，例如在多核系统上保护非常小的临界区。
- 高实时性要求：在某些对响应延迟要求极其苛刻的实时系统或底层驱动程序中，为了避免阻塞唤醒带来的不确定延迟，可能会谨慎使用忙等待。
- 忙等待延时：有时用于实现非常短的时间延迟（例如 for (int i=0; i<1000; i++) ;），但这在现代处理器上难以精确控制且不推荐。
补充说明：
- 与阻塞等待对比：阻塞等待（如使用信号量 sem_wait 或互斥锁 pthread_mutex_lock）在条件不满足时，线程会主动让出CPU，进入阻塞状态并被移出运行队列。当条件满足时，由操作系统或其它线程唤醒它。这避免了CPU浪费，但引入了上下文切换和唤醒的延迟开销。
- 适用性：由于其对CPU资源的浪费特性，忙等待（尤其是自旋锁）通常仅在多核系统、且预期等待时间极短（小于两次上下文切换的时间）的场景下才考虑使用。在用户态编程中应谨慎使用，操作系统内核中相对更常见。

权威参考来源：

教材与经典著作：
- Tanenbaum, A. S., & Bos, H. (2015). Modern Operating Systems (4th ed.). Pearson Education. (Chapter 2: Processes and Threads, 详细讨论进程/线程同步，涵盖自旋锁和忙等待概念)
- Silberschatz, A., Galvin, P. B., & Gagne, G. (2018). Operating System Concepts (10th ed.). Wiley. (Chapter 5: Process Synchronization, 解释同步工具，包括自旋锁)
标准与规范：
- IEEE Std 1003.1 (POSIX). Base Definitions. (定义如 pthread_spin_lock 等API，其底层可能使用忙等待实现)
权威文档：
- The Linux Kernel Documentation. Locking. (阐述Linux内核中各种锁机制，包括自旋锁的使用场景和实现原理) https://www.kernel.org/doc/html/latest/locking/index.html (需替换为最新稳定版链接，此链接仅为示例格式)

网络扩展解释

“忙等待”（Busy Waiting）是计算机科学中的一种同步机制，尤其在操作系统和并发编程中常见。以下是详细解释：

定义

忙等待指进程或线程持续主动检查某个条件是否满足，而不是释放CPU资源进入休眠状态。这种等待方式会持续占用CPU时间片，导致资源空转。

工作原理

循环检查条件：线程通过一个无限循环（如while循环）反复检测共享资源的状态（例如锁是否释放）。
不主动让出CPU：与阻塞等待不同，忙等待的线程不会主动挂起或进入等待队列，而是保持运行状态。

示例伪代码：

while (条件未满足) {
// 空循环或执行简单操作
}

典型应用场景

自旋锁（Spinlock）：在多核系统中，若预期锁的持有时间极短，自旋锁通过忙等待避免线程切换的开销。
实时系统：需要低延迟响应的场景，短暂等待比线程切换更高效。
硬件资源访问：如轮询设备状态寄存器。

优缺点

优点：
- 响应快：条件满足时能立即执行，无需唤醒线程。
- 避免上下文切换：适合等待时间极短的场景。
缺点：
- 浪费CPU资源：长时间等待会占用CPU，导致其他任务饥饿。
- 优先级反转风险：高优先级线程可能因低优先级线程占用CPU而无法执行。

替代方案

阻塞等待：线程主动挂起并让出CPU，通过信号量、条件变量等机制唤醒。
混合策略：先忙等待一段时间，若超时则转为阻塞（如Java的Adaptive Spinning）。

忙等待是一种以CPU资源换取低延迟的策略，需根据实际场景权衡使用。在单核环境或长耗时操作中应避免，而在多核短耗时场景下可能是高效选择。